电阻式存储器装置及其操作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年2月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第 10-2014-0016576号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 各种实施例涉及半导体装置，更具体地涉及电阻式半导体装置及其操作方法。
【背景技术】
[0004] 电阻式存储器已经成为下代存储器的焦点，具有诸如低成本、随机存取、高速操 作、低功耗以及非易失性的优点。
[0005] 电阻式存储器具有位于一对电极之间的数据储存材料层，并且通过经由施加电流 或电压来改变数据储存材料层的电阻状态而储存数据。
[0006]相变存储器，其为电阻式存储器的一种，包括存取元件、形成于存取元件上的底部 电极、以及形成于底部电极与顶部电极之间的数据储存材料层或电阻器元件。若经由字线 来驱动存取元件以将数据写入相变存储器，随着从位线将写入电流供应至电阻器元件，电 阻器元件的电阻状态可在结晶状态（低电阻状态）与非结晶状态（高电阻状态）之间改变。
[0007] 写入至相变存储器单元时会产生热量，并且这些热量可能传到相邻单元。若相邻 单元处在电阻状态或储存有数据，并且相邻单元的温度达到结晶温度，则相邻单元的电阻 状态可能改变。这称为干扰现象。
[0008]此外，若相变存储器单元在特定温度停留给定的时间，则处于高电阻状态的数据 储存材料会结晶，并且数据可能被擦除。
[0009] 图1是说明电阻式存储器装置的干扰现象的图。在图1中，参考符号BE代表底部 电极、TE代表顶部电极、PCM代表作为数据储存材料的相变材料。
[0010] 如图1(a)所示，在对选中单元的写入操作期间，热量辐射至处于非结晶状态的相 邻单元。
[0011] 另外，如图1(b)所示，在用于选中单元的写入操作被重复了特定次数时，相邻单 元可能结晶。
[0012] 也就是，随着对选中单元重复进行写入操作，相邻单元的数据会因为干扰现象而 被删除。
[0013] 随着时间的推移，相邻单元的电阻状态，即写入至非结晶状态并且重复地暴露于 从选中的单元辐射的热量，会结晶成处于低电阻状态。另外，相邻单元的电阻状态会受到用 于选中单元的写入操作的写入脉冲持续时间的影响，以及从选中单元至相邻单元的距离的 影响。
【发明内容】
[0014]在本发明的一个实施例中，一种电阻式存储器装置可以包括：存储器区，其包括多 个电阻式存储器单元；以及控制器，其适于根据电阻式存储器单元的数据储存材料来储存 写入操作的阈值次数、随着对所述存储器区执行写入操作而对相应电阻式存储器单元的写 入操作的次数计数、以及当检测到达到所述写入操作的阈值次数的存储器单元时执行中断 控制。
[0015] 在本发明的一个实施例中，一种操作电阻式存储器装置的方法，所述电阻式存储 器装置可以包括控制器，所述控制器适于控制用于包括多个电阻式存储器单元的存储器区 的写入操作，以及用于根据所述电阻式存储器单元的数据储存材料来储存写入操作的阈值 次数，所述方法包括：随着对所述存储器区执行写入操作，对相应电阻式存储器单元的写入 操作计数；以及当检测到达到所述写入操作的阈值次数的存储器单元时，执行中断控制。
[0016] 在本发明的一个实施例中，一种电阻式存储器装置可以包括：多个电阻式存储器 单元；以及控制器，其适于从所述多个电阻式存储器单元中检测过写入电阻式存储器单元， 并且允许所述电阻式存储器装置响应于对检测到的过写入电阻式存储器单元的写入操作 的写入命令来对所述多个电阻式存储器单元中的另一个单元执行写入操作，其中所述过写 入电阻式存储器单元被执行了预定次数的写入操作。
[0017] 在本发明的一个实施例中，一种电阻式存储器装置可以包括：多个电阻式存储器 单元；以及控制器，其适于从所述多个电阻式存储器单元中检测过写入电阻式存储器单元， 并且允许所述电阻式存储器装置对检测到的过写入电阻式存储器单元的相邻电阻式存储 器单元执行刷新操作，其中所述过写入电阻式存储器单元被执行了预定次数的写入操作。
【附图说明】
[0018] 结合附图描述特征、方面和实施例，其中：
[0019] 图1是说明电阻式存储器装置的干扰现象的图；
[0020] 图2是说明根据本发明实施例的电阻式存储器装置的框图；
[0021] 图3是示例性说明图2中所示的存储器区、行译码器电路块以及列译码器电路块 的图；
[0022] 图4是说明电阻式存储器装置的温度与数据保持失效时间之间的关系的图；
[0023] 图5是说明根据电阻式存储器装置的写入操作中的写入脉冲持续时间，经历结晶 温度的存储器单元之间的距离上的改变的图；
[0024] 图6是说明由根据电阻式存储器装置的数据储存材料的温度函数表示的数据保 持失效时间的图；
[0025] 图7是说明根据本发明实施例的电阻式存储器装置的操作方法的流程图；
[0026] 图8是说明根据本发明实施例的电阻式存储器装置的操作方法的概念图；
[0027] 图9是说明根据本发明实施例的电阻式存储器装置的操作方法的概念图；
[0028] 图10是说明根据本发明实施例的电阻式存储器装置的干扰抑制的图；
[0029] 图11是说明根据本发明实施例的处理器的框图；
[0030]图12和图13是说明根据本发明实施例的数据处理系统的框图；以及
[0031]图14和图15是说明根据本发明实施例的电子系统的框图。
【具体实施方式】
[0032] 以下将经由示例性实施例参考附图来说明根据本发明的电阻式存储器装置及其 操作方法。
[0033] 图2是说明根据本发明实施例的电阻式存储器装置的框图。
[0034] 根据本发明实施例的电阻式存储器装置10可包括存储器区110、行译码器电路块 120、列译码器电路块130、读取/写入控制电路块140、控制器150以及电压发生块160。
[0035] 存储器区110可包括电耦合在字线与位线之间的电阻式存储器单元的阵列。电阻 式存储器单元的非限制性实例可包括：使用硫族化合物的相变存储器单元、利用磁性隧穿 效应的磁性存储器单元、使用过渡金属氧化物的电阻式存储器单元、聚合物存储器单元、使 用钙钛矿的存储器单元、以及使用铁电电容器的铁电存储器单元。电阻式存储器单元可为 多电平单元，每个单元能够储存二个或更多个数据位。
[0036] 图3是示例性说明图2所示的存储器区110、行译码器电路块120以及列译码器电 路块130的图。
[0037] 参见图3,存储器区110可包括一个或多个存储垫（mat)1101、1102、1103和1104。 每个存储垫1101、1102、1103和1104可包括多个单位存储器单元阵列1000。译码器X-DEC 和Y-DEC可根据用于访问存储器单元的地址来选择一个或多个存储器单元。
[0038] 在存储垫1101、1102、1103和1104的侧面，例如在上方存储垫1101和1103与下 方存储垫1102和1104之间，可安置外围电路区1105。在外围电路区1105内可安置地址/ 命令处理单元、数据输入/输出处理单元、电源供应单元等等。在外围电路区1105内也可 放置数据输入/输出焊盘、地址焊盘、命令焊盘、电源焊盘（电源供应电压焊盘以及接地电 压焊盘）等等。
[0039] 再次参见图2,外部地址信号可分别供应给作为地址译码器的行译码器电路块 120和列译码器电路块130。行译码器电路块120和列译码器电路块130可在控制器150 的控制之下将行地址和列地址译码，也就是，将字线地址和位线地址译码，用于访问存储器 区110内的存储器单元。
[0040] 读取/写入控制电路块140可被提供有来自数据输入/输出电路块（未示出）的 数据并且在控制器150的控制之下将数据写入存储器区110,或可在控制器150的控制之下 将从存储器区110的选中存储器单元读取的数据提供给数据输入/输出电路块。
[0041] 控制器150可响应于从外部设备或主机输入的写入命令，通过控制行译码器电路 块120、列译码器电路块130和读取/写入控制电路块140而将数据写入存储器区110内。